科系
:Department of
computer and communication Engineering 學號
:9630036姓名
:江佳信安培的生平
一七七五年一月二十日,安培(Andre-Marie Ampere)生於法國南部 的里昂,父親是當地傑出的絲織商人,也是個熱衷教育的人。安培的父親相信愛 讀書的孩子,常是先愛上聽故事,因此安培還未識字之前,父親就經常為他朗誦 詩歌、戲劇與童話。安培後來寫道:「依然記得幼時,父親用幽默的語調說動植 物的故事,這些有趣的小故事,深深地啟發了我不斷往前學習的欲望。」
安培七歲時,他的父親成為他的家庭教師,繼續教他生物學、數學、天文學、語 言學等。安培的父親將白天的時間分為四等分,三等分拿來教安培念書,剩下時 間才去做生意。晚上,又陪安培複習白天所學習的內容。因為有對教育這麼熱忱 的父親,安培又有過目不忘的記憶力,他從小就有「百科全書天才」的外號。他 在 13 歲時就閱讀歐拉(Leonhard Euler, 1707-1783)與伯努力(Johannes Bernoulli, 1667-1748)寫的數學研究報告,並投了一篇〈求圓錐形曲線長度的研究〉給里昂 科學會,隔年獲得刊登。他也去旁聽里昂學院達伯倫(Abbe Daburon)教授的數 學課程,教授給他的評語是:「數學的困難,無法阻擋他前進的腳步。」
他不僅記憶力超群,而且數學才能特別出眾 12 歲時,他學會了微積分
13 歲時就發表了第一篇數學論文,論述了螺旋線
16 歲時,就充滿熱情地學習了狄德羅和達朗伯合編的 20 卷法文版(百科全書) 18 歲時,除了拉丁語之外,他還通曉意大利語和希臘語
安培的趣事
關於安培思考科學問題時的專心致志,流傳著不少趣談。據說有次,安培正 慢慢地向學校走去,邊走邊思索著一個電學問題。經過塞納河的時候,他隨手撿 起一塊鵝卵石裝進了口袋。過一會兒,又從口袋裡掏出來扔到河裡。到學校後,
他走進教室,習慣地掏懷錶看時間,掏出來的卻是一塊鵝卵石。原來,懷錶已被 當作鵝卵石扔進塞納河裡去了。還有一次,安培在街上行走,走著走著,突然見 前面有一塊 "黑板",就拿出隨身帶著的粉筆,在"黑板"上運算起來。原來,那"
黑板"是一輛馬車的車廂背面。馬車走動了,他也跟著走,邊走邊寫;馬車越來 越快,他也越跑越快,他居然沒有發現,街上的行人們正在為他的失常行為笑得 前仰後合呢!據說,有一次他正思考著一個問題而忘掉了一切,連皇帝拿破侖的 宴會也忘掉了……尤於受庫侖思想的影響,在法國的物理學家普遍認為電和磁是 彼此沒有聯繫的,它們之間不會產生相互作用。以致 1820 年 7 月 21 日奧斯特發 現了電流的磁效應之後,使法國物理學界受到極大的震動。8 月末,阿喇戈在瑞 士聽到了有關電流的磁效應發現的消息,便立即趕回法國。9 月 11 日他就向法 國科學院報告了奧斯特實驗的細節。安培聽了報告之後,敏銳地感到了這一發現 的重大意義。第二天他就重複了奧斯特的實驗。根據阿喇戈的說法,他曾多次去
訪問安培,但都沒有人開門,憑著安培工作室的燈光徹夜不熄,阿喇戈知道安培 在夜以繼日地工作……
安培的晚年
安培的晚年非常淒涼,他以教育家自居,他的孩子卻不聽他的話,中年時在情慾 上的放蕩,使他成為一個失去教育孩子權柄的父親。一八二○年,他的兒子離家,
與一個大他二十歲的女人同居,直到一八三五年才回來與父親復合。安培的女兒 在一八二七年結婚,嫁給一個酒鬼。安培後來都在學校擔任視察督導,另一個原 因是在籌更多的出差費,以供女兒一家的生活開銷。
一八三六年六月十日,安培身體已經疲憊,仍然趕去一個學校視察,他死於途中,
死時,身上仍放著《效法基督》這本書。
外界高舉
安培是教書的高手,他擅長將知識分類,並且指出不同知識領域的相關處,例如 他教授物理時,他在講義上寫道:「物理分為三個領域:一、天文物理──宇宙 萬有引力定律的呈現。二、機械物理──物體的運動與平衡。三、化學物理──
物質的基本組成與反應。」他稱物理是:「以最少的法則,去解釋宇宙間物質界 最多現象的學問。」之後,他的教材被法國教育主管機關當做高等教育的範本,
而且受到當時法國科學泰斗拉普拉斯(Pierre Simon Laplace, 1749-1827)的器重,
推薦他為法國科學教材的審查委員,不久更升任為大學督察,到各校視察科學教 育的執行成效。一八○三年二月,他升任物理學教授。
安培的理論
安培最主要的成就是 1820~1827 年間對電磁作用的研究。他除發現了安培定則 外,還發現了安培定律。自安培在 1820 年 9 月知道了導線中的電流能引起磁體 的運動之後,就想到一個磁體可以影響另一個磁體,進而想到是否一個電流可以 影響其他的電流?他想到,電流之間這種相互作用的最簡單的例子,是讓電流通 過兩根平行的直導線。他發現,如果通過兩根平行的直導線的電流方向相同,則 兩根導線相互吸引;如果電流的方向相反,則兩根導線相互排斥,通過一系列的 簡單實驗,安培認識到磁是由運動的電產生的。他用這一觀點來說明地磁的形成 和物質的磁性。
安培受到摯友菲涅耳的啟示,提出分子電流的假說。這一假說在當時人們關 於物理結構的知識知之甚少的情況下無法證實,因而可以說它帶有相當大的臆測 成分。但在今天,人們已經了解到物質由分子組成,而分子由原子組成,原子中 電子繞核運動,安培的分子電流假說已成為認識物質磁性的重要依據。
為了進一步說明電流問的相互作用,1821~1825 年間,安培做了關於電流相互作 用的四個精巧的實驗,並根據這四個實驗導出了兩個電流元之間的相互作用公式
(安培公式)1827 年,安培將他的電磁現象的研究綜合在《電動力學現象的數學理 論》一書中,這是電磁學史上一部重要的經典論著,對以後電磁學的發展產生了 深遠的影響。因此,人們稱安培為"電動力學"的創建者,麥克斯韋還稱安培為"
電學中的牛頓"
安培之前,"電流"尚未成為一個科學的概念,正是安培首先規定了電流的方 向。可能是受了富蘭克林的影響,他認為電流是電液體由正極向負極流動。因此,
他把電流的方向規定為由正極指向負極。現在,我們知道在金屬導體中電流是電 子由負極向正極運動形成的。不過,人們發現,仍用安培的規定,並不會帶來任 何原則上的麻煩。所以,直至今天依然因襲著安培的上述規定。安培還創製出了 第一個螺線管,在這個基礎上發明了探測和量度電流的電流計。
為了紀念安培在電學上的傑出貢獻,電流的單位"安培"就是以他的姓氏命名的。